【正文】 但是，并不等于說我們已經(jīng)很好地掌握了飛機數(shù)字化研制的核心技術(shù)，充分發(fā)揮了數(shù)字化新技術(shù)在飛機研制中的作用?；谀Ｐ投xMBD技術(shù)的應(yīng)用，使MBD數(shù)據(jù)從上游至下游得以無縫傳遞。 波音公司在全球協(xié)同環(huán)境GCE中使用DOORS IGEXAO、CATIA VDELMIA VENOVIA 和Teamcenter等不同軟件作為產(chǎn)品建模和數(shù)據(jù)管理的工具，ENOVIA（包括SmartTeam、LCA和IPD）系統(tǒng)作為在不同研發(fā)階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件，并用來構(gòu)建邏輯相關(guān)的單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源LSSPD（Logical Single Source of Product Data）。所有這一切都體現(xiàn)在空客和波音公司的新機研制中，特別是A380和波音787飛機的研制中，他們使數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)與其他先進理念和技術(shù)相結(jié)合，才使數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)在飛機研制中發(fā)揮了巨大的效益。波音公司在本標準基礎(chǔ)上，做了進一步研發(fā)工作，制定了公司的基于模型定義MBD技術(shù)應(yīng)用規(guī)范BDS 600系列（實際上還有幾百項與MBD相關(guān)的規(guī)范），如表1所示。 3 數(shù)字化定義技術(shù)向MBD（全三維）技術(shù)發(fā)展 由于在通常的CAD系統(tǒng)中，工程技術(shù)人員所建立的產(chǎn)品數(shù)字化模型僅是三維幾何模型，而制造工藝信息還在二維圖紙上。在空客A380的研制過程中，充分利用了多學科協(xié)同研制的思想進行飛機的設(shè)計。 2 數(shù)字化技術(shù)貫穿了整個產(chǎn)品研制過程 數(shù)字化協(xié)同研制是以業(yè)務(wù)過程為中心，具有跨地域/ 多企業(yè)的、動態(tài)的研制特征。在這3個設(shè)計階段中，都需繪制模線和制作物理樣機來幫助技術(shù)人員準確地設(shè)計飛機和配置飛機的內(nèi)部空間，研制過程是串行的，產(chǎn)品定義信息的傳遞是不連續(xù)的，其缺點眾所周知。更重要的是保證飛機安全飛行所需的各種設(shè)備，如通信、導航、顯示和飛行控制等軟硬件設(shè)備都需采用高新技術(shù)。 大型飛機研制的復(fù)雜性 飛機制造業(yè)，特別是大型飛機制造業(yè)不同于一般的機械加工工業(yè)，由于其產(chǎn)品復(fù)雜度高，技術(shù)難度大，它是一個國家具有戰(zhàn)略性的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代科技高度集成的產(chǎn)物，它它是衡量一個國家科技、工業(yè)水平和綜合國力的重要標志之一。多孔層板冷卻結(jié)構(gòu)制造技術(shù)在突破各單項技術(shù)后，正與發(fā)動機設(shè)計部門合作開展浮壁式全環(huán)燃燒室的研制。目前正在研制的整體葉環(huán)是采用連續(xù)單根碳化硅長纖維增強的鈦基復(fù)合材料制造的。在第4代戰(zhàn)斗機的動力裝置F119和 EJ200發(fā)動機上，風扇、壓氣機和渦輪均采用了整體葉盤結(jié)構(gòu)，可減輕重量30%，其制造方法有多種，包括電子束焊接、擴散焊接、線性摩擦焊接、五坐標數(shù)控銑削加工或電解加工法。波音707777和空客A310340等大中型用客機機翼整體壁板都采用數(shù)控噴丸成形方法，A3機翼下壁板也是采用預(yù)應(yīng)力噴丸成形技術(shù)制造的。C，美、法、俄等已研制出碳/碳復(fù)合材料燃燒室噴嘴、加力燃燒室噴管、隔熱屏、魚鱗片、渦輪和導向葉片、整體渦輪盤等。在制造技術(shù)方面，疊層板熱壓罐制造技術(shù)已廣泛用于生產(chǎn)，采用了自動下料設(shè)備、鋪帶機、數(shù)控蜂窩銑、計算機控制熱壓罐、數(shù)控高壓水切割設(shè)備和超聲掃描檢測設(shè)備，實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化。減少零部件工裝，發(fā)展柔性工裝和數(shù)字化裝配定位技術(shù)，取消原用裝配精加工臺。制造數(shù)字化:采用數(shù)字化生產(chǎn)線，大幅度減少工裝模具，全面推行數(shù)字化制造方式。1 數(shù)字化制造技術(shù)成為提升航空科技工業(yè)的重大關(guān)鍵制造技術(shù)與傳統(tǒng)研制技術(shù)體系相比，數(shù)字化設(shè)計/制造/管理體系的內(nèi)涵發(fā)生了根本性的變化，見表 1。而且近幾年發(fā)展迅速，部分企業(yè)已經(jīng)有了較好的業(yè)績，甚至開始走出去到歐美市場承接訂單。通過五軸加工工藝的應(yīng)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短交付周期，大大提高了企業(yè)的行業(yè)競爭力?！　∮脩艨梢岳肅imatron 系統(tǒng)提供的結(jié)果校驗工具進行余量可視化分析，加快作出進一步調(diào)整加工策略和進行補充加工的決定。　　粗切時使用具有層間二次粗加工優(yōu)化的功能。這種方法在走銳角彎路時效果特別明顯?！　。?）層間的空間螺旋移刀。　?。?）環(huán)切的光滑移刀。這種方法在行切切削用量（行間距）較大的情況下處理得很好，在行切切削用量（行間距）較小的情況下會由于圓弧半徑過小而導致圓弧接近一點，即近似為行間的直接直線移刀，從而也導致機床預(yù)覽減速，影響加工的效率，對加工中心也不利。這些都為程序的安全性提供了周全的保障。　?。?）由于高速加工中刀具的運動速度很高，而刀具通常又很小，這就要求在加工過程中保持固定的刀具載荷，避免刀具過載。CimatronE 的數(shù)控編程功能代表了當今數(shù)控編程領(lǐng)域的先進技術(shù)，是真正的基于毛坯殘留知識的加工，能支持高速加工、微銑削加工，具有強大的五軸加工和多軸機床后置處理能力以及機床仿真功能，確保了加工的高效、高質(zhì)和高安全性?！　imatronE 的快速分模技術(shù)一直處于行業(yè)領(lǐng)先地位。無論是現(xiàn)在的生產(chǎn)實踐還是未來發(fā)展趨勢，數(shù)字化都是模具工業(yè)發(fā)展的必由之路，在這方面，以高精尖的航空航天領(lǐng)域的模具技術(shù)發(fā)展狀況最具代表性。，對每個工藝大部件進行初步裝配流程設(shè)計，劃分裝配工位，確定在每個工位上裝配的零組件項目，在三維數(shù)字化設(shè)計環(huán)境下構(gòu)建各裝配工位的段件裝配工藝模型，并制定出產(chǎn)品各工位之間關(guān)系的裝配流程圖，形成裝配PBOM。三維工藝布局比傳統(tǒng)的二維工藝布局更直觀，充分體現(xiàn)了三維空間的狀況。該項檢查是零件沿著模擬裝配的路徑，在移動過程中零件的幾何要素是否與周邊環(huán)境有碰撞。無論在辦公室、家里還是出差，只要有網(wǎng)絡(luò)存在，我們都可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)對機床進行全方位的監(jiān)控，實現(xiàn)了機械加工的信息化，完全滿足了現(xiàn)代化、信息化管理的需要，給傳統(tǒng)的制造業(yè)經(jīng)營管理模式帶來巨大的變革。（三）智能生產(chǎn)中心結(jié)合MAZATROL 640系統(tǒng)的優(yōu)勢功能智能生產(chǎn)中心軟件結(jié)合MKP,PDM和ERP等等管理軟件，可以實現(xiàn)從訂單輸入、產(chǎn)品設(shè)計、庫存管理、生產(chǎn)制造訂單發(fā)行、生產(chǎn)購買訂單發(fā)行、生產(chǎn)管理、半成品和成品管理全過程控制，實現(xiàn)了作業(yè)日程安排、工藝管理以及數(shù)控機床運行狀態(tài)的監(jiān)控，使生產(chǎn)全過程控制由車間級細化到每臺數(shù)控機床，保證了生產(chǎn)進度和生產(chǎn)成本控制，使機床開動率大幅提高。通過智能化日程管理，工廠的每個加工單元、加工工位都實現(xiàn)了實時精確的作業(yè)調(diào)度，最大限度地減少了機器的空閑時間，給顧客報出的交貨周期和價格更具準確性和競爭力。另外，刀其的壽命管理功能、機床維護保養(yǎng)提示和在線服務(wù)等智能化的功能也為機床的使用和維護提供了很好的手段。很顯然，這樣的數(shù)控機床很難跟上這個時代的步伐，無法適應(yīng)當今智能化，網(wǎng)絡(luò)化和信息化方面的需要。因此，項目管理過程同時也包含了IPT組織的動態(tài)變化過程。工程工作面實現(xiàn)了信息的集成。工程支持系統(tǒng)主要向工程協(xié)同系統(tǒng)提供工程過程中所需的支持信息，包括質(zhì)量、五性（可靠性、可維修性、可測性、保障性和安全性）、標準、適航、情報資料、研制知識等信息，這些信息可以是模板、文件以及其他對象等形式。該系統(tǒng)包括：（1） 數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)：針對航空制造業(yè)業(yè)務(wù)需求，集成所需的專業(yè)業(yè)務(wù)軟件，包含產(chǎn)品設(shè)計的各種專業(yè)軟件和工具，專業(yè)仿真軟件工具，設(shè)計評估工具等。它需要數(shù)字化體系能夠把設(shè)計、試驗和制造部門與客戶、供應(yīng)商、協(xié)作單位聯(lián)系起來，采用IPT組織的方法，優(yōu)化產(chǎn)品研制流程，達到控制成本、降低風險、縮短產(chǎn)品研制周期的目標。本文根據(jù)相關(guān)的研究和實踐，總結(jié)多年的應(yīng)用成果，以航空制造業(yè)為背景，提出制造業(yè)數(shù)字化的總體框架，給制造業(yè)數(shù)字化應(yīng)用平臺的建設(shè)提供參考。航空數(shù)字化制造技術(shù)齊 鵬 200808125摘 要本文從我國航空數(shù)字化現(xiàn)狀講起，首先介紹了數(shù)字化總體框架研究的概念，設(shè)計要求，系統(tǒng)組成，基礎(chǔ)環(huán)境，工作機制等內(nèi)容，然后在實際應(yīng)用層面著重介紹了MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)，并簡單介紹了數(shù)字化裝配過程仿真驗證技術(shù)以及飛機數(shù)字化裝配技術(shù)。二、航空制造業(yè)數(shù)字化總體框架研究（一）總體框架設(shè)計要求面對競爭激烈的市場大環(huán)境，制造業(yè)的唯一出路是在最短的時間內(nèi)以最有效的方式生產(chǎn)出最能滿足客戶需要的產(chǎn)品。針對當今信息化技術(shù)的快速發(fā)展，要求制造業(yè)數(shù)字化體系能夠支持企業(yè)業(yè)務(wù)變更的需求，支持流程再造和組織重構(gòu)的要求，滿足通用性和專業(yè)性的要求。（2） 數(shù)字化試驗系統(tǒng)：針對航空制造業(yè)業(yè)務(wù)需求，集成所需的專業(yè)試驗系統(tǒng)包括：數(shù)字化強度試驗、飛控試驗、系統(tǒng)試驗、電氣試驗、航電武器試驗、地面聯(lián)合試驗等試驗業(yè)務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)同時也提供了質(zhì)量、五性、標準和適航等方面的控制和評估功能。工程過程控制分為兩條主線：一條主線是基于數(shù)字樣機的并行過程，所控制的對象是工程協(xié)同系統(tǒng)中的各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并行過程采用成熟度控制的機制；另一條主線是項目管理過程，采用任務(wù)節(jié)點控制的機制。按照過程定義，并行過程確定哪些業(yè)務(wù)系統(tǒng)參與任務(wù)的執(zhí)行。為了適應(yīng)發(fā)展的需要，MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)應(yīng)用而生：（一）MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)簡介MAZATROL FUSION 640系統(tǒng)是MAZAK公司開發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。（二）智能生產(chǎn)中心CPC(Cyber Production Center)管理軟件隨著企業(yè)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，企業(yè)需要更多的生產(chǎn)設(shè)備來滿足生產(chǎn)的需要，但是隨著生產(chǎn)設(shè)備的增多，生產(chǎn)管理的工作量也越來越大，因此，MAZAK公司在單機的智能化網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，開發(fā)了智能生產(chǎn)中心CPC管理軟件，一套軟件可以管理多達250臺的數(shù)控機床。智能刀具管理軟件能夠根據(jù)智能編程軟件提供的刀具信息和智能化日程管理軟件提供的工作任務(wù)信息，對每臺設(shè)備的刀具數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合控制系統(tǒng)的刀具壽命管理功能將刀庫內(nèi)現(xiàn)有的刀具清單和需要的刀具清單進行對照分析；再針對每個加工任務(wù)提出刀具需求和狀態(tài)，比如加工工件需要而刀具庫中沒有的刀具清單、刀具庫中多余的刀具清單、刀具庫中雖然有但是加工過程中將要達到壽命的刀具清單。使用一般的生產(chǎn)管理模式和CNC機床時，有75%的時間是用來進行準備的(設(shè)計、工藝、編程、刀夾量具準備、調(diào)度、工時或成本核算等)，只有25%的時間是用來加工的。因此，它為用戶帶來的不僅僅是一種工具，而是公司管理方式的一種變革，這種變革可以對市場的變化作出快速的反應(yīng)，從而提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和綜合競爭能力。在三維環(huán)境中，檢查過程非常直觀。并且在數(shù)字環(huán)境下可以仿真生產(chǎn)流程。，對每個工位依據(jù)段件裝配工藝模型在三維數(shù)字化環(huán)境下進一步進行各工位內(nèi)的裝配過程設(shè)計，確定每個工位內(nèi)的段件裝配工藝模型零組件的裝配順序，并且將相關(guān)的資源(設(shè)備、工裝、工具、人)關(guān)聯(lián)到工位上?！　‰S著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展和普及，數(shù)字化已經(jīng)應(yīng)用到了模具制造的全過程，包括數(shù)字化設(shè)計、加工、分析以及制造過程中的信息管理，即模具的CAD/CAE/CAM/DNC 技術(shù)。首先，基于混合造型理論，在分模過程中不必區(qū)分模型的實體、曲面屬性便可自動分模，避免了數(shù)據(jù)模型處理的繁瑣過程，同時也提高了分模的成功率和效率。　　高速加工編程時加工方法的選擇　　隨著高速加工中心的引進，模具企業(yè)開始應(yīng)用高速加工解決方案來實現(xiàn)高精、高效模具的制造。因為刀具載荷均勻與否會直接影響刀具的壽命，對機床主軸等也有直接影響，在刀具載荷過大的情況下還會導致斷刀?！　? 采用光滑的移刀方式　　這里所說的移刀方式指的是行切中的行間移刀、環(huán)切中的環(huán)間移刀以及高加工的層間移刀等?！　　　≡谶M行等高加工時，用戶要采用螺旋式等高線間的移刀，確保切削載荷的平穩(wěn)性、均衡性?！　? 采用更適合高速加工的加工方法　　Cimatron 先進的CAM 系統(tǒng)提供了許多更適合高速加工的加工方法。在等高線粗切中，由于零件上存在斜面，在斜面上會留有臺階，導致殘留余量不盡均勻?！　∥覀兛梢岳肅 i m a t r o n 系統(tǒng)具有的自動化編程機制，制定結(jié)合工廠實際的加工模板，提升加工的效率與可靠性?！　∥遢S加工與普通的三軸加工相比有本質(zhì)區(qū)別，安全性對五軸加工極為重要，編程階段就必須考慮加工機床的運動情況、行程（直線、角度等）、運動方向（直線運動、旋轉(zhuǎn)運動等）。但是數(shù)字化技術(shù)的普及還有待深入、提高，我們的模具行業(yè)發(fā)展水平尤其是復(fù)雜、大型的高精尖模具與歐美一些國家、日本相